Meta mqabbel mat-teknoloġija tradizzjonali tal-iwweldjar,iwweldjar bil-lejżergħandha vantaġġi bla paragun fl-eżattezza tal-iwweldjar, effiċjenza, affidabbiltà, awtomazzjoni u aspetti oħra. F'dawn l-aħħar snin, żviluppat malajr fl-oqsma tal-karozzi, l-enerġija, l-elettronika u oqsma oħra, u hija meqjusa bħala waħda mit-teknoloġiji tal-manifattura l-aktar promettenti fis-seklu 21.
1. Ħarsa ġenerali tar-raġġ doppjuiwweldjar bil-lejżer
Double-raġġiwweldjar bil-lejżerhuwa li tuża metodi ottiċi biex tissepara l-istess laser f'żewġ raġġi separati ta 'dawl għall-iwweldjar, jew li tuża żewġ tipi differenti ta' lejżers biex tgħaqqad, bħal laser CO2, Nd: laser YAG u laser semikonduttur ta 'qawwa għolja. Kollha jistgħu jiġu kkombinati. Ġie propost prinċipalment biex issolvi l-adattabilità tal-iwweldjar bil-lejżer għall-eżattezza tal-assemblaġġ, ittejjeb l-istabbiltà tal-proċess tal-iwweldjar, u ttejjeb il-kwalità tal-weldjatura. Double-raġġiwweldjar bil-lejżerjista 'jaġġusta b'mod konvenjenti u flessibbli l-qasam tat-temperatura tal-iwweldjar billi jibdel il-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ, l-ispazjar tar-raġġ, u anke l-mudell tad-distribuzzjoni tal-enerġija taż-żewġ raġġi tal-lejżer, jibdel il-mudell tal-eżistenza tal-keyhole u l-mudell tal-fluss tal-metall likwidu fil-pool imdewweb. Jipprovdi għażla usa 'ta' proċessi ta 'wweldjar. Mhux biss għandu l-vantaġġi ta 'kbariwweldjar bil-lejżerpenetrazzjoni, veloċità mgħaġġla u preċiżjoni għolja, iżda hija adattata wkoll għal materjali u ġonot li huma diffiċli biex jiġu wweldjati ma 'konvenzjonaliiwweldjar bil-lejżer.
Għal raġġ doppjuiwweldjar bil-lejżer, l-ewwel niddiskutu l-metodi ta 'implimentazzjoni tal-lejżer b'raġġ doppju. Il-letteratura komprensiva turi li hemm żewġ modi ewlenin biex jinkiseb l-iwweldjar b'raġġ doppju: l-iffukar tat-trażmissjoni u l-iffukar tar-riflessjoni. Speċifikament, wieħed jinkiseb billi jiġi aġġustat l-angolu u l-ispazjar ta 'żewġ lejżers permezz ta' mirja li jiffokaw u mirja kollimanti. L-ieħor jinkiseb bl-użu ta 'sors tal-lejżer u mbagħad tiffoka permezz ta' mirja li jirriflettu, mirja trasmissivi u mirja f'forma ta 'feles biex jinkisbu raġġi doppji. Għall-ewwel metodu, hemm prinċipalment tliet forom. L-ewwel forma hija li tgħaqqad żewġ lejżers permezz ta 'fibri ottiċi u taqsamhom f'żewġ raġġi differenti taħt l-istess mera ta' kollimazzjoni u mera li tiffoka. It-tieni hija li żewġ lejżers joħorġu raġġi tal-lejżer permezz tal-irjus tal-welding rispettivi tagħhom, u raġġ doppju huwa ffurmat billi tiġi aġġustata l-pożizzjoni spazjali tal-irjus tal-iwweldjar. It-tielet metodu huwa li r-raġġ tal-lejżer huwa l-ewwel maqsum minn żewġ mirja 1 u 2, u mbagħad iffokat minn żewġ mirja li jiffokaw 3 u 4 rispettivament. Il-pożizzjoni u d-distanza bejn iż-żewġ spots fokali jistgħu jiġu aġġustati billi jiġu aġġustati l-angoli taż-żewġ mirja li jiffokaw 3 u 4. It-tieni metodu huwa li tuża laser fi stat solidu biex taqsam id-dawl biex tikseb raġġi doppji, u aġġusta l-angolu u spazjar minn mera perspettiva u mera li tiffoka. L-aħħar żewġ stampi fl-ewwel ringiela hawn taħt juru s-sistema spettroskopika ta 'lejżer CO2. Il-mera ċatta tinbidel b'mera f'forma ta 'feles u titqiegħed quddiem il-mera li tiffoka biex taqsam id-dawl biex tikseb dawl parallel b'raġġ doppju.
Wara li nifhmu l-implimentazzjoni tar-raġġi doppji, ejja nintroduċu fil-qosor il-prinċipji u l-metodi tal-iwweldjar. Fir-raġġ doppjuiwweldjar bil-lejżerproċess, hemm tliet arranġamenti tar-raġġ komuni, jiġifieri arranġament tas-serje, arranġament parallel u arranġament ibridu. drapp, jiġifieri, hemm distanza kemm fid-direzzjoni tal-iwweldjar kif ukoll fid-direzzjoni vertikali tal-iwweldjar. Kif muri fl-aħħar ringiela tal-figura, skont il-forom differenti ta 'toqob żgħar u pools imdewweb li jidhru taħt spazjar tal-post differenti matul il-proċess ta' wweldjar serjali, jistgħu jinqasmu aktar f'tidwib wieħed. Hemm tliet stati: pool, pool imdewweb komuni u pool imdewweb separat. Il-karatteristiċi ta 'pool imdewweb wieħed u pool imdewweb separati huma simili għal dawk ta' wieħediwweldjar bil-lejżer, kif muri fid-dijagramma ta' simulazzjoni numerika. Hemm effetti ta 'proċess differenti għal tipi differenti.
Tip 1: Taħt ċertu spazjar fuq il-post, żewġ keyholes tar-raġġ jiffurmaw keyhole kbir komuni fl-istess pool imdewweb; għat-tip 1, huwa rrappurtat li raġġ wieħed tad-dawl jintuża biex jinħoloq toqba żgħira, u r-raġġ l-ieħor tad-dawl jintuża għat-trattament tas-sħana tal-welding, li jista 'jtejjeb b'mod effettiv il-proprjetajiet strutturali ta' azzar b'karbonju għoli u azzar illigat.
Tip 2: Żid l-ispazjar tal-post fl-istess pool imdewweb, issepara ż-żewġ travi f'żewġ keyholes indipendenti, u biddel il-mudell tal-fluss tal-pool imdewweb; għat-tip 2, il-funzjoni tagħha hija ekwivalenti għal żewġ iwweldjar b'raġġ ta 'elettroni, Tnaqqas it-tixrib tal-weldjatura u weldjaturi irregolari fit-tul fokali xieraq.
Tip 3: Żid aktar l-ispazjar tal-post u ibdel il-proporzjon tal-enerġija taż-żewġ travi, sabiex wieħed miż-żewġ travi jintuża bħala sors ta 'sħana biex iwettaq ipproċessar ta' qabel l-iwweldjar jew wara l-iwweldjar matul il-proċess tal-iwweldjar, u r-raġġ l-ieħor jintuża biex jiġġenera toqob żgħar. Għat-tip 3, l-istudju sab li ż-żewġ travi jiffurmaw keyhole, it-toqba żgħira mhix faċli biex tikkollassa, u l-weldjatura mhix faċli biex tipproduċi pori.
2. L-influwenza tal-proċess tal-iwweldjar fuq il-kwalità tal-iwweldjar
Effett tal-proporzjon tar-raġġ-enerġija tas-serje fuq il-formazzjoni tal-ħjata tal-welding
Meta l-qawwa tal-lejżer hija 2kW, il-veloċità tal-iwweldjar hija 45 mm/s, l-ammont ta 'defocus huwa 0mm, u l-ispazjar tar-raġġ huwa ta' 3 mm, il-forma tal-wiċċ tal-weldjatura meta tbiddel RS (RS= 0.50, 0.67, 1.50, 2.00) hija kif muri fil-figura. Meta RS=0.50 u 2.00, il-weldjatura hija mnaqqsa sa ċertu punt, u hemm aktar spatter fuq it-tarf tal-weldjatura, mingħajr ma jiffurmaw mudelli regolari tal-iskala tal-ħut. Dan għaliex meta l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ ikun żgħir wisq jew kbir wisq, l-enerġija tal-lejżer tkun ikkonċentrata wisq, u tikkawża li l-pinhole tal-lejżer joxxilla b'mod aktar serju matul il-proċess tal-iwweldjar, u l-pressjoni tal-irkuprar tal-fwar tikkawża t-tfigħ u t-titjir tal-imdewweb metall tal-pool fil-pool imdewweb; Input eċċessiv tas-sħana jikkawża li l-fond tal-penetrazzjoni tal-pool imdewweb fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju jkun kbir wisq, u jikkawża depressjoni taħt l-azzjoni tal-gravità. Meta RS=0.67 u 1.50, il-mudell tal-iskala tal-ħut fuq il-wiċċ tal-weldjatura huwa uniformi, il-forma tal-weldjatura hija aktar sabiħa, u m'hemm l-ebda xquq sħun tal-welding viżibbli, pori u difetti oħra tal-weldjatura fuq il-wiċċ tal-weldjatura. Il-forom tas-sezzjoni trasversali tal-weldjaturi bi proporzjonijiet ta 'enerġija tar-raġġ differenti RS huma kif muri fil-figura. Is-sezzjoni trasversali tal-weldjaturi hija f'forma ta 'ħġieġ ta' l-inbid tipika, li tindika li l-proċess ta 'wweldjar jitwettaq fil-mod ta' iwweldjar bil-laser b'penetrazzjoni profonda. RS għandu influwenza importanti fuq il-fond tal-penetrazzjoni P2 tal-weldjatura fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju. Meta l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ RS=0.5, P2 huwa 1203.2 mikron. Meta l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ huwa RS=0.67 u 1.5, P2 jitnaqqas b'mod sinifikanti, li huma 403.3 mikron u 93.6 mikron rispettivament. Meta l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ huwa RS=2, il-fond tal-penetrazzjoni tal-weldjatura tas-sezzjoni trasversali tal-ġonta huwa 1151.6 mikron.
Effett tal-proporzjon tar-raġġ-enerġija parallela fuq il-formazzjoni tal-ħjata tal-welding
Meta l-qawwa tal-lejżer hija 2.8kW, il-veloċità tal-iwweldjar hija 33mm/s, l-ammont ta 'defocus huwa 0mm, u l-ispazjar tar-raġġ huwa 1mm, il-wiċċ tal-weldjatura jinkiseb billi jinbidel il-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ (RS=0.25, 0.5, 0.67, 1.5 , 2, 4) Id-dehra tidher fil-figura. Meta RS=2, il-mudell tal-iskala tal-ħut fuq il-wiċċ tal-weldjatura huwa relattivament irregolari. Il-wiċċ tal-weldjatura miksuba mill-ħames proporzjonijiet ta 'enerġija tar-raġġ differenti l-oħra huwa ffurmat tajjeb, u m'hemm l-ebda difett viżibbli bħal pori u spatter. Għalhekk, meta mqabbel ma 'serial dual-beamiwweldjar bil-lejżer, il-wiċċ tal-weldjatura bl-użu ta 'travi doppji paralleli huwa aktar uniformi u sabiħ. Meta RS=0.25, hemm depressjoni żgħira fil-weldjatura; hekk kif il-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ jiżdied gradwalment (RS=0.5, 0.67 u 1.5), il-wiċċ tal-weldjatura huwa uniformi u ma tiġi ffurmata l-ebda depressjoni; madankollu, meta l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ jiżdied aktar (RS=1.50, 2.00), iżda hemm depressjonijiet fuq il-wiċċ tal-weldjatura. Meta l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ RS=0.25, 1.5 u 2, il-forma tas-sezzjoni trasversali tal-weldjatura hija "forma ta 'ħġieġ tal-inbid"; meta RS=0.50, 0.67 u 1, il-forma tas-sezzjoni trasversali tal-weldjatura hija "forma ta 'lembut". Meta RS=4, mhux biss xquq huma ġġenerati fil-qiegħ tal-weldjatura, iżda wkoll xi pori huma ġġenerati fin-nofs u l-parti t'isfel tal-weldjatura. Meta RS=2, pori kbar tal-proċess jidhru ġewwa l-weldjatura, iżda ma jidhrux xquq. Meta RS=0.5, 0.67 u 1.5, il-fond tal-penetrazzjoni P2 tal-weldjatura fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju huwa iżgħar, u s-sezzjoni trasversali tal-weldjatura hija ffurmata sew u ma jiġu ffurmati l-ebda difetti ovvji tal-iwweldjar. Dawn juru li l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ waqt l-iwweldjar bil-lejżer b'raġġ doppju parallel għandu wkoll impatt importanti fuq il-penetrazzjoni tal-weldjatura u d-difetti tal-iwweldjar.
Raġġ parallel - l-effett tal-ispazjar tar-raġġ fuq il-formazzjoni tal-ħjata tal-welding
Meta l-qawwa tal-lejżer hija 2.8kW, il-veloċità tal-iwweldjar hija 33mm/s, l-ammont ta 'defocus huwa 0mm, u l-proporzjon tal-enerġija tar-raġġ RS=0.67, ibdel l-ispazjar tar-raġġ (d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm) biex tikseb il-morfoloġija tal-wiċċ tal-weldjatura kif turi l-istampa. Meta d=0.5mm, 1mm, 1.5mm, 2mm, il-wiċċ tal-weldjatura huwa lixx u ċatt, u l-forma hija sabiħa; il-mudell tal-iskala tal-ħut tal-weldjatura huwa regolari u sabiħ, u m'hemm l-ebda pori viżibbli, xquq u difetti oħra. Għalhekk, taħt l-erba 'kundizzjonijiet ta' spazjar tar-raġġ, il-wiċċ tal-weldjatura huwa ffurmat tajjeb. Barra minn hekk, meta d=2 mm, jiġu ffurmati żewġ weldjaturi differenti, li juri li ż-żewġ raġġi tal-lejżer paralleli m'għadhomx jaġixxu fuq pool imdewweb, u ma jistgħux jiffurmaw weldjar ibridu effettiv b'raġġ doppju bil-lejżer. Meta l-ispazjar tar-raġġ ikun ta '0.5mm, il-weldjatura hija "forma ta' lembut", il-fond tal-penetrazzjoni P2 tal-weldjatura fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju huwa 712.9 mikron, u m'hemm l-ebda xquq, pori u difetti oħra ġewwa l-weldjatura. Hekk kif l-ispazjar tar-raġġ ikompli jiżdied, il-fond tal-penetrazzjoni P2 tal-weldjatura fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju jonqos b'mod sinifikanti. Meta l-ispazjar tar-raġġ huwa ta '1 mm, il-fond tal-penetrazzjoni tal-weldjatura fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju huwa biss 94.2 mikron. Hekk kif l-ispazjar tar-raġġ jiżdied aktar, il-weldjatura ma tifformax penetrazzjoni effettiva fuq in-naħa tal-liga tal-aluminju. Għalhekk, meta l-ispazjar tar-raġġ huwa ta '0.5mm, l-effett ta' rikombinazzjoni b'raġġ doppju huwa l-aħjar. Hekk kif l-ispazjar tar-raġġ jiżdied, l-input tas-sħana tal-iwweldjar jonqos drastikament, u l-effett ta 'rikombinazzjoni tal-lejżer b'żewġ raġġi gradwalment isir agħar.
Id-differenza fil-morfoloġija tal-weldjatura hija kkawżata mill-fluss differenti u s-solidifikazzjoni tat-tkessiħ tal-pool imdewweb matul il-proċess tal-iwweldjar. Il-metodu ta 'simulazzjoni numerika jista' mhux biss jagħmel l-analiżi tal-istress tal-pool imdewweb aktar intuwittivi, iżda wkoll inaqqas l-ispiża sperimentali. L-istampa hawn taħt turi l-bidliet fil-ġabra tat-tidwib tal-ġenb b'raġġ wieħed, arranġamenti differenti u spazjar fuq il-post. Il-konklużjonijiet ewlenin jinkludu: (1) Matul ir-raġġ wieħediwweldjar bil-lejżerproċess, il-fond tat-toqba tal-pool imdewweb huwa l-aktar profond, hemm fenomenu ta 'kollass tat-toqba, il-ħajt tat-toqba huwa irregolari, u d-distribuzzjoni tal-kamp tal-fluss ħdejn il-ħajt tat-toqba hija irregolari; ħdejn il-wiċċ ta 'wara tal-pool imdewweb Ir-reflow huwa qawwi, u hemm reflow 'il fuq fil-qiegħ tal-pool imdewweb; id-distribuzzjoni tal-kamp tal-fluss tal-pool imdewweb tal-wiċċ hija relattivament uniformi u bil-mod, u l-wisa 'tal-pool imdewweb hija irregolari tul id-direzzjoni tal-fond. Hemm disturb ikkawżat minn pressjoni ta 'recoil tal-ħajt fil-pool imdewweb bejn it-toqob żgħar f'double-beamiwweldjar bil-lejżer, u dejjem teżisti tul id-direzzjoni tal-fond tat-toqob żgħar. Hekk kif id-distanza bejn iż-żewġ travi tkompli tiżdied, id-densità tal-enerġija tar-raġġ gradwalment tgħaddi minn quċċata waħda għal stat quċċata doppja. Hemm valur minimu bejn iż-żewġ qċaċet, u d-densità tal-enerġija tonqos gradwalment. (2) Għal raġġ doppjuiwweldjar bil-lejżer, Meta l-ispazjar tal-post huwa 0-0.5mm, il-fond tat-toqob żgħar tal-pool imdewweb jonqos ftit, u l-imġieba ġenerali tal-fluss tal-pool imdewweb hija simili għal dik ta 'raġġ wieħediwweldjar bil-lejżer; meta l-ispazjar tal-post ikun 'il fuq minn 1mm, it-toqob żgħar huma kompletament separati, u matul il-proċess tal-iwweldjar M'hemm kważi l-ebda interazzjoni bejn iż-żewġ lejżers, li hija ekwivalenti għal żewġ weldings tal-lejżer b'raġġ wieħed konsekuttivi/żewġ paralleli b'qawwa ta '1750W. M'hemm kważi l-ebda effett ta 'tisħin minn qabel, u l-imġieba tal-fluss tal-pool imdewweb hija simili għal dik tal-iwweldjar bil-lejżer b'raġġ wieħed. (3) Meta l-ispazjar tal-post ikun ta '0.5-1mm, il-wiċċ tal-ħajt tat-toqob żgħar ikun aktar ċatt fiż-żewġ arranġamenti, il-fond tat-toqob żgħar jonqos gradwalment, u l-qiegħ jifred gradwalment. Id-disturb bejn it-toqob żgħar u l-fluss tal-pool imdewweb tal-wiċċ huma f'0.8mm. L-aktar b'saħħitha. Għall-iwweldjar tas-serje, it-tul tal-pool imdewweb jiżdied gradwalment, il-wisa 'hija l-akbar meta l-ispazjar tal-post huwa ta' 0.8mm, u l-effett ta 'tisħin minn qabel huwa l-aktar ovvju meta l-ispazjar tal-post ikun ta' 0.8mm. L-effett tal-forza Marangoni idgħajjef gradwalment, u aktar flussi ta 'likwidu tal-metall lejn iż-żewġ naħat tal-pool imdewweb. Agħmel id-distribuzzjoni tal-wisa 'tidwib aktar uniformi. Għall-iwweldjar parallel, il-wisa 'tal-pool imdewweb tiżdied gradwalment, u t-tul huwa massimu ta' 0.8mm, iżda m'hemm l-ebda effett ta 'tisħin minn qabel; ir-reflow ħdejn il-wiċċ ikkawżat mill-forza Marangoni dejjem jeżisti, u r-reflow 'l isfel fil-qiegħ tat-toqba żgħira tisparixxi gradwalment; il-qasam tal-fluss trans-sectional mhuwiex tajjeb daqs Huwa b'saħħtu f'serje, id-disturb bilkemm jaffettwa l-fluss fuq iż-żewġ naħat tal-pool imdewweb, u l-wisa 'mdewweb hija mqassma b'mod irregolari.
Ħin tal-post: Ottubru-12-2023
